Produktion af brint fra havvand

I sin forskning i knoglevævsteknik har Dr. Marta Cerruti arbejdet i årevis med grafen, et enkelt ark af kulstofatomer med utrolige egenskaber – elektrisk ledningsevne og evnen til at understøtte en enorm vægt. Nu har hendes søgen efter at forbedre dets kvaliteter åbnet døren til en mulig løsning på en af ​​udfordringerne ved at producere brint fra havvand.

Cerruti, professor i materialeteknik ved McGill University, forklarede, at mens grafen er strukturelt sundt, "er et ark atomer ikke noget, du nemt kan arbejde med." Faktisk resulterer det i bund og grund i blyantbly.

På udkig efter en måde at lave en lethåndterlig struktur, Cerruti's Ph.D. studerende Yiwen Chen kombinerede grafen med oxygen i en suspension med vand for at skabe reduceret grafenoxid (GO), et porøst, tredimensionelt, elektrisk ledende stillads. Cerruti foreslog en yderligere modifikation med GO-flager stablet på porevæggene, "som gjorde det muligt for os at udnytte en anden interessant egenskab ved GO - den skaber en membran, der tillader vand igennem, men ingen andre molekyler."

Da hun søgte sit team for at få forslag til, hvordan man bedst kunne teste det nye stillads, foreslog Gabriele Capilli, en post-doc-stipendiat i sit laboratorium, havvandselektrolyse, en proces, der ligner andre, han arbejdede på, mens han lavede sin ph.d. Det viser sig, at det nye GO "selektive stillads" har potentialet til at forbedre processen med at producere brint fra havet. Holdets resultater blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .

I konventionel elektrolyse trænger chloridioner i havvand ind i elektroden og interagerer med katalysatoren, hvilket skaber hypochloritioner, et uønsket biprodukt, der forgifter katalysatoren, forklarede Cerruti. Ved hjælp af røntgenfasekontrastbilleddannelse ved den canadiske lyskilde ved University of Saskatchewan bekræftede Chen, at GO-stilladset havde den rigtige struktur med lukkede GO-porer, der omslutter koboltoxid-nanopartikler som katalysator. "Vi så, hvad vi ville se." Elektrokemiske test udført i laboratoriet af samarbejdspartner Thomas Szkopek (elektroteknik, McGill) bekræftede, at stilladset fungerede som forventet for at blokere uønskede ioner.

"Folk har prøvet forskellige ting for at holde klorid ude, men ingen tænkte på ideen om, at ved at bruge GO kunne selve elektroden, hele dens arkitektur, forhindre den kloridoxidation, der producerer hypochloritter."

Den næste udfordring, sagde hun, vil være opskalering til at masseproducere GO-membranen. Men når det er løst, "er der masser af muligheder. Dette kunne bruges til andre reaktioner, hvor du ikke ønsker interferens fra bestemte molekyler. Det vil alt sammen afhænge af din fantasi." + Udforsk yderligere

En lovende ny tilgang til genopbygning af knoglevæv